CN202054914U - 一种提高电沉积复合量的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种提高电沉积复合量的装置，包括：电源、作为可溶性阳极的第一相金属极、电镀槽和位于电镀槽中并作为阴极的芯模，与所述芯模上表面连接的用于驱动所述芯模自旋的电机，用于放置第一相金属极的环形阳极筐，此环形阳极筐内侧开有若干通孔，所述芯模由此环形阳极筐包围，若干非导电硬质粒子位于此环形阳极筐内侧与所述芯模之间，所述非导电硬质粒子直径大于所述通孔直径；一尼龙布层外覆于所述环形阳极筐内侧；所述电镀液中混合有第二相的纳米颗粒。本实用新型装置在复合电沉积过程中，大大提高了纳米颗粒在复合电沉积层中的复合量和复合电沉积层的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电沉积装置，具体涉及一种提高电沉积复合量的装置。
背景技术
纳米复合电沉积技术是利用电化学原理，使不溶性的纳米颗粒与欲沉积的金属离子在阴极表面实现共沉积，从而获得具有某些特殊性能的复合沉积层。由于在复合沉积层中包含有性能优异的纳米颗粒，从而可以显著提高其耐磨、减摩、耐高温和耐蚀性能，因此在机械、化工、航空航天、汽车和电子工业等领域有着广阔的应用前景。
在复合沉积层中纳米颗粒的复合量越高，分散的均匀性越好，复合沉积层的耐磨、抗高温氧化和耐蚀性能就越好。这主要是由于在复合电沉积过程中，纳米颗粒的嵌入不仅可以起到细化晶粒的作用，同时会导致复合沉积层中位错、孪晶以及其它各类晶体缺陷数量大大增加，加之纳米颗粒本身所具有的高强度、高硬度以及其均匀分布在金属基体中所产生的弥散强化效应所致。
在传统的复合电沉积过程中，主要是通过优选工艺参数，诸如镀液中纳米颗粒悬浮量、阴极电流密度、搅拌速度、镀液温度、pH值和添加表面活性剂等来实现提高纳米颗粒在复合沉积层中的复合量，最终实现其各种性能的提高，但其效果十分有限。当其它工艺参数不变时，复合共沉积的过程中的纳米颗粒在镀液中主要是靠机械搅拌或其它方式搅拌时所产生的离心力而撞击到阴极（即芯模）表面，因此在阴极表面的滞留时间较短，真正实现复合共沉积的纳米颗粒数目较少，导致在复合电沉积层中纳米颗粒复合量较小且分布不太均匀，最终直接影响复合沉积层的各种性能。因此，如何提高纳米颗粒在复合电沉积层中的复合量、复合电沉积层的耐磨性和耐腐蚀性成为本领域普通技术人员努力的方向。
发明内容
本实用新型目的是提供一种提高电沉积复合量的装置，该装置在复合电沉积过程中，大大提高了纳米颗粒在复合电沉积层中的复合量和复合电沉积层的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种提高电沉积复合量的装置，包括：电源、作为可溶性阳极的第一相金属极、电镀槽和位于电镀槽中并作为阴极的芯模，与所述芯模上表面连接的用于驱动所述芯模自旋的电机，用于放置第一相金属极的环形阳极筐，此环形阳极筐内侧开有若干通孔，所述芯模由此环形阳极筐包围，若干非导电硬质粒子位于此环形阳极筐内侧与所述芯模之间，所述非导电硬质粒子直径大于所述通孔直径；一尼龙布层外覆于所述环形阳极筐内侧，所述电镀液中混合有第二相的纳米颗粒。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1. 上述方案中，所述第一相金属极由若干第一相金属饼组成，此第一相金属饼直径大于所述通孔直径。
2. 上述方案中，所述电镀液中混合有第二相的纳米颗粒。
3. 上述方案中，还包括：位于所述芯模下表面的阴极托板和用于支撑所述芯模的顶尖；
4. 上述方案中，还包括：一储液槽，第一导流管一端位于所述电镀槽上部，第一导流管另一端连接到所述储液槽底部；
第二导流管一端位于所述储液槽内，第二导流管另一端连接到所述电镀槽底部；
第三导流管一端与所述第一导流管中部导通连接，第三导流管另一端位于所述储液槽内，一位于第一导流管上的磁力泵安装在第三导流管和第一导流管接点与储液槽之间。
5. 上述方案中，一加热器位于所述储液槽内，一温控仪连接到此加热器。
6. 上述方案中，一位于第一导流管上的过滤器安装在第三导流管和第一导流管接点与磁力泵之间，一位于第一导流管上的球阀安装在第三导流管和第一导流管的接点与电镀槽之间，一溢流阀位于第三导流管上。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效果：
本实用新型装置在制备复合电沉积层时，使作为第二相的纳米颗粒依靠电镀液中非导电硬质粒子的运动而被带到芯模（阴极）表面，延长其在芯模表面的滞留时间，增大被基质金属捕获的几率，非导电硬质粒子紊乱的运动轨迹可以使纳米颗粒在复合电沉积过程中分散的更为均匀，通过选用不同的基质金属和性能不同的纳米颗粒，能以较快的速度制备出晶粒细小、组织均匀致密、纳米颗粒复合量较高且分布均匀、表面平整光滑的复合电铸层，同时电镀液中硬质粒子对复合电铸层表面产生的挤压作用使复合电铸层表面呈现压应力，有利于提高其疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性；再次，本实用新型第一相金属极由若干个第一相金属饼组成，并且环形阳极筐面向芯模一侧的形状与芯模表面形状相同，这种设计保证了在电沉积中电镀液中电场分布均匀，有利于形成均匀的电沉积层。
附图说明
附图1为本实用新型沉积装置的结构示意图；
附图2为本实用新型沉积单元结构示意主视图；
附图3为附图2的俯视图。
以上附图中：1、电机；2、芯模；3、非导电硬质粒子；4、第一相金属极；5、复合电铸层；6、尼龙布层；7、顶尖；8、阴极托板；9、电镀槽；10、环形阳极筐；11、纳米颗粒；12、导电装置；13、电源；14、加热器；15、温控仪；16、储液槽；17、磁力泵；18、过滤器；19、溢流阀；20、球阀；21、第一导流管；22、第二导流管；23、第三导流管。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
实施例：一种提高电沉积复合量的装置，如附图1-3所示，包括：电源13、作为可溶性阳极的第一相金属极4、电镀槽9和位于电镀槽9中并作为阴极的芯模2，与所述芯模2上表面连接的用于驱动所述芯模自旋的电机1，用于放置第一相金属极4的环形阳极筐10，此环形阳极筐10内侧开有若干通孔，所述芯模2由此环形阳极筐10包围，若干非导电硬质粒子3位于此环形阳极筐10内侧与所述芯模2之间，所述非导电硬质粒子3直径大于所述通孔直径；一尼龙布层6外覆于所述环形阳极筐内侧。
上述电源13的负极通过导电装置12与芯模2相连。
上述第一相金属极4由若干第一相金属饼组成，此第一相金属饼直径大于所述通孔直径。
上述装置还包括：一位于所述芯模2下方用于支撑芯模2的顶尖7。
上述装置还包括：位于芯模2下表面的阴极托板8。
上述装置还包括：一储液槽16，第一导流管21一端位于所述电镀槽9上部，第一导流管21另一端连接到所述储液槽16底部；
第二导流管22一端位于所述储液槽16内，第二导流管22另一端连接到所述电镀槽9底部；
第三导流管23一端与所述第一导流管21中部导通连接，第三导流管23另一端位于所述储液槽16内，一位于第一导流管21上的磁力泵17安装在第三导流管23和第一导流管21接点与储液槽16之间。
上述装置，一加热器14位于所述储液槽16内，一温控仪15连接到此加热器14。
上述装置，一位于第一导流管21上的过滤器18安装在第三导流管23和第一导流管21接点与磁力泵17之间，一位于第一导流管21上的球阀20安装在第三导流管23和第一导流管21的接点与电镀槽之间，一位于第三导流管23上的溢流阀19安装在第三导流管23和第一导流管21接点与储液槽16之间。
采用上述一种提高电沉积复合量的装置时，使作为第二相的纳米颗粒11依靠电镀液中非导电硬质粒子3的运动而被带到芯模2（阴极）表面，延长其在芯模表面的滞留时间，增大被基质金属捕获的几率，非导电硬质粒子3紊乱的运动轨迹可以使纳米颗粒11在复合电沉积过程中分散的更为均匀，通过选用不同的基质金属和性能不同的纳米颗粒，能以较快的速度制备出晶粒细小、组织均匀致密、纳米颗粒复合量较高且分布均匀、表面平整光滑的复合电铸层5，同时电镀液中硬质粒子对复合电铸层5表面产生的挤压作用使复合电铸层5表面呈现压应力，有利于提高其疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种提高电沉积复合量的装置，包括：电源（13）、作为可溶性阳极的第一相金属极（4）、电镀槽（9）和位于电镀槽（9）中并作为阴极的芯模（2），其特征在于：与所述芯模（2）上表面连接的用于驱动所述芯模自旋的电机（1），用于放置第一相金属极（4）的环形阳极筐（10），此环形阳极筐（10）内侧开有若干通孔，所述芯模（2）由此环形阳极筐（10）包围，若干非导电硬质粒子（3）位于此环形阳极筐（10）内侧与所述芯模（2）之间，所述非导电硬质粒子（3）直径大于所述通孔直径；一尼龙布层（6）外覆于所述环形阳极筐内侧。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一相金属极（4）由若干第一相金属饼组成，此第一相金属饼直径大于所述通孔直径。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：还包括：一位于所述芯模（2）下方用于支撑芯模（2）的顶尖（7）。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：还包括：位于芯模（2）下表面的阴极托板（8）。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：还包括：一储液槽（16），第一导流管（21）一端位于所述电镀槽（9）上部，第一导流管（21）另一端连接到所述储液槽（16）底部；
第二导流管（22）一端位于所述储液槽（16）内，第二导流管（22）另一端连接到所述电镀槽（9）底部；
第三导流管（23）一端与所述第一导流管（21）中部导通连接，第三导流管（23）另一端位于所述储液槽（16）内，一位于第一导流管（21）上的磁力泵（17）安装在第三导流管（23）和第一导流管（21）接点与储液槽（16）之间。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：一加热器（14）位于所述储液槽（16）内，一温控仪（15）连接到此加热器（14）。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：一位于第一导流管（21）上的过滤器（18）安装在第三导流管（23）和第一导流管（21）接点与磁力泵（17）之间，一位于第一导流管（21）上的球阀（20）安装在第三导流管和第一导流管的接点与电镀槽之间，一溢流阀（19）位于第三导流管（23）上。
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| CN106637306A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-05-10 | 淮海工学院 | 一种粉末预先层铺式复合电铸装置 |
| CN113106510A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-13 | 山东理工大学 | 一种金属结构件加工装置及其加工方法 |
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| CN106637306B (zh) * | 2016-12-08 | 2018-04-17 | 淮海工学院 | 一种粉末预先层铺式复合电铸装置 |
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